ш
удк 547.918:547.914.4.057
СИНТЕЗ, СТРУКТУРА И ФАРМАКОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ (7Я,85)-ЭПОКСИ-(т,17Я)-ТРИОКСОЛАНАБИЕТИНОВОЙ КИСЛОТЫ
© 2013 г. О. Б. Казакова*, #, И. Е. Смирнова*, Х. До Тхи Тху**, Тханх Тра Нгуен**, Г. Н. Апрышко***, О. С. Жукова***, Н. И. Медведева*, Т. И. Назыров*, Е. В. Третьякова*, И. В. Чудов****, А. Ф. Исмагилова****, К. Ю. Супоницкий*****, Д. В. Казаков*,
Ф. Э. Сафаров*, Г. А. Толстиков*
* Институт органической химии УНЦРАН, 450054, Уфа, проспект Октября, д. 71, РФ ** Институт химии Вьетнамской академии наук и технологий, ул. Хоанг Кьуок Вьет, д. 18, район Кау Джиау, Ханой, Вьетнам *** Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина, Москва **** Башкирский государственный аграрный университет, Уфа ***** Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук, Москва
Поступила 25.05.2012 г. Принята к печати 08.10.2012 г.
Осуществлен синтез (7^,8^)-эпокси-(13^,17Д)-триоксоланабиетиновой кислоты и методом рент-геноструктурного анализа установлена ее структура. Прогнозируемые с помощью компьютерной системы PASS антинеопластическая активность и способность индуцировать апоптоз, коррелируют с экспериментально показанной цитотоксической активностью по отношению к злокачественным клеткам линии MeWo. Результаты испытаний на животных показали, что абиетиновая кислота и ее (7^,8^)-эпокси-(13^,17Д)-триоксолановое производное обладают противовоспалительной и противоязвенной активностью при отсутствии побочных эффектов.
Ключевые слова: абиетиновая кислота, (7Я,88)-эпокси-(13Я,17Я)-триоксоланабиетиновая кислота, озонолиз, цитотоксичность, противовоспалительная активность, противоязвенная активность, хе-милюминесценция.
Б01: 10.7868/80132342313020085
ВВЕДЕНИЕ
Абиетиновая кислота (I) — природное, энан-тиомерно чистое соединение, выделяемое из смолы деревьев хвойных пород, легко подвергается химическим трансформациям, приводящим к получению новых соединений с потенциальной биологической активностью [1]. Абиетиновая кислота обладает противовоспалительной [2, 3], антибактериальной [4], антиконвульсивной [5] активностью. Показано [6, 7], что эта кислота служит ли-гандом у-рецептора клеточного ядра, активирующего пролиферацию пероксисом (РРАЯ-у), в том числе в активированных макрофагах, что может обусловливать противовоспалительную активность соединения (I). Этот же молекулярный механизм лежит в основе способности абиетиновой кислоты (I) регулировать углеводный и липидный обмен, что позволяет использовать ее для лечения атеросклероза [6, 7]. Производные абиетиновой кислоты обладают антимикробной [8], противови-
#Автор для связи (тел./факс:8(347)235-60-66, эл. почта: obf@anrb.ru).
русной [9, 10], противоязвенной [11], противо-лейшманиозной [12], антиоксидантной [13, 14] и другими видами активности. Показана способность природных производных абиетиновой кислоты ингибировать промоторную активность 12-О-тетра-деканоилфорбол-13-ацетата на модели двухстадийного канцерогенеза, индуцируемого в коже мышей диметилбензантраценом [15].
Цитотоксическая активность абиетиновой кислоты в отношении клеток рака шейки матки ИеЬа и гепатоцеллюлярной карциномы ИерС2 описана в патенте [16]. Японские авторы показали, что абиетиновая кислота способна ингибировать опосредованный белками — транспортерами Р-§р [17] и ЫЯР-2 [18] трансмембранный эффлюкс веществ из клеток, который может вызывать множественную лекарственную устойчивость злокачественных клеток к противоопухолевым препаратам. Поэтому полагают, что абиетиновая кислота способна снижать устойчивость опухолевых клеток к химиотерапии.
При изучении цитотоксической, антимикоти-ческой и противовирусной активности производных абиетиновой и дегидроабиетиновой кислот показано, что введение в положение С18 альдегидной группы усиливает биологическую активность, а введение гидроксильной или карбоксильной групп ее снижает [19, 20].
С другой стороны, известно, что соединения терпенового ряда с пероксидным фрагментом обладают противоопухолевыми и антималярийными свойствами [21—23]. Поэтому мы осуществили синтез производного абиетиновой кислоты с 1,2,4-триоксолановым циклом и изучили ряд его фармакологических свойств в сравнении с самой кислотой, а также известными лекарственными препаратами.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Озонированием абиетиновой кислоты (I) в хлористом метилене при —40°С синтезировано 7а,8а-эпокси-13^,17^-триоксолановое производное (II) с выходом 82% (после перекристаллизации, схема). Метилирование соединения (II) эфирным раствором диазометана привело к ме-
тиловому эфиру (III), кристаллы которого, выращенные из бензола, были пригодны для проведения РСА. Данные рентгеноструктурного анализа соединения (III) (рисунок) подтвердили стерео-специфичность эпоксидирования связи С9(11) и образования 1,2,4-триоксоланового цикла. Согласно РСА, шестичленный цикл A имеет обычную конформацию кресла. Наличие эпоксидной группы в цикле B при атомах C9, C11 приводит к конформации полукресла, характерной для цик-логексенов. Строение бициклического фрагмента можно описать конформациями семи- и восьми-членных циклов. Первый находится в конформации, промежуточной между креслом и твист-креслом, в то время как строение второго отвечает конформации, промежуточной между ванной и твист-ванной. Исходя из известной конфигурации хиральных центров [24], например, C6(R), C1(R), C2(S) (неизменной в ходе реакции озонирования), можно определить абсолютную конфигурацию атомов углерода эпоксидного и триоксо-ланового циклов как C9(R), C11(S), C15(R), C12(R). Отметим, что в работе [25] приведен синтез 9,11 -эпокси-12,15 -триоксоланметилабиетата без доказательства стереоспецифичности реакции.
Молекулярная структура метил 2, 6 - диметил-15 - (1 -метилэтил)-10,13,14,18-тетраоксагексацикло[9.6.112'15.02'7.09,11]-октадека-6-карбоксилата (III).
Таблица 1. Результаты компьютерного прогноза биологической активности соединений (I), (II)
Биологическая активность Ошибка прогноза, % Соединение (I) Соединение (II)
Pa Pa
Антигиперхолестеролемическая 9.465 0.942 0.468
Антиэкзематозная 28.217 0.824 0.753
Противовирусная (вирус гриппа) 12.429 0.737 0.644
Гиполипемическая 9.478 0.681 0.508
Гепатопротекторная 10.317 0.658 0.467
Противовоспалительная 15.677 0.601 0.352
Иммуномодулирующая 11.123 0.585 0.033
Противоязвенная 11.779 0.570 0.167
Стимуляция активности каспазы 8 20.695 0.550 0.539
Проапоптотическая 11.750 0.522 0.792
Противогрибковая 8.709 0.500 0.536
Антибактериальная 7.996 0.194 0.255
Антинеопластическая 13.106 0.178 0.530
Антипротозойная (антималярийная) 8.588 0.076 0.613
(I) R = COOH (IV) R = CH2OH
(I) R = COOH — (III) R = COOCH3 (V) R = CH2OH
Условия: а. O3, CH2Cl2, -40°C; б. LiAlH4, THF; с. CH2N2 Схема
В результате озонирования абиетанола (IV) получен эпокситриоксолан (V). Характер сигналов в спектрах ЯМР соединения (V) аналогичен мульти-плетности и положению сигналов в спектрах соединения (II), что подтверждает специфичность окисления. Так, в спектре ХН-ЯМР соединения (V) сигналы протонов спиртовой группы в виде муль-типлетов наблюдаются в области 2.92—3.00 м.д. и 3.28—3.38 м.д., сигналы Н9 эпоксидного фрагмента и Н12 1,2,4-триоксоланового фрагмента обнаруживаются в виде синглетов при 8 3.15 м.д. и 4.80 м.д.
Для соединений (I) и (II) проведен прогноз спектра биологической активности с помощью компьютерной системы PASS, основанный на сравнении структурных формул исследуемых соединений со структурными формулами соединений, для которых экспериментально доказано наличие определенной биологической активности и которые входят в обучающий массив системы.
Использованная версия системы PASS 2011 года прогнозирует 5825 видов биологической активности со средней ошибкой прогноза 4.477%.
В табл. 1 результаты прогноза биологической активности соединений (I) и (II) представлены в виде значений вероятности проявления соединением того или иного вида активности Ра и отражают сходство химической структуры изучаемых веществ со структурами известных веществ, обладающих этими видами биологической активности.
Данные в таблице отсортированы в порядке убывания Ра для соединения (I), так как при анализе сравнительного прогноза активности соединение (I) рассматривается как базовое соединение, для которого известны экспериментальные данные по ряду видов биологической активности. Сравнение значений Ра для соединений (I) и (II) позволяет делать предположение о вероятности усиления или ослабления той или иной биологической активности при переходе от соединения (I) к соединению (II).
С высокой вероятностью (Ра > 0,5) системой PASS прогнозируются такие известные из литературы для кислоты (I) виды биологической активности, как противовирусная (Ра = 0.737), противоязвенная (Ра = 0.57), такие обусловливающие известное положительное действие на сердечнососудистую систему фармакологические эффекты, как антигиперхолестеролемический (Ра = = 0.942) и гиполипемический (Ра = 0.681), а также клеточный и биохимический механизмы антине-опластической активности — проапоптотическое действие (Ра = 0.522) и стимуляция активности каспазы 8, одного из ключевых ферментов апо-
птотического пути (Pa = 0.55). Антинеопластиче-ская активность прогнозируется с вероятностью Pa = 0.178.
Для соединения (II) получены более высокие, чем для соединения (I), значения вероятности проявления антинеопластической активности (0.53 против 0.182) и ее клеточного механизма проапоптотической активности (0.792 против 0.522), сравнимые в пределах ошибки значения вероятности стимулировать активность каспазы 8 (0.539 и 0.55). Для (II) получены также сравнимые с (I) вероятности антиэкзематозной (0.753 и 0.824) и противовирусной (0.644 и 0.737) активностей.
В системе PASS строение кислоты (I) описано 39 известными ранее структурными дескрипторами, строение (II) — 48 структурными дескрипторами, 3 из которых ранее не использовались при описании структур соединений, входящих в обучающий массив системы PASS. Это свидетельствует об определенной новизне химической структуры соединения (II) по сравнению со структур
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.